CN114360311B - 水下狭窄空间模拟训练***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下狭窄空间模拟训练***和方法，管道模拟训练装置包括管道本体，管道本体用于布置于水下，管道本体内设有障碍物，用于模拟市政管道场景；沉船模拟训练装置包括沉船舱体和洞穴模型，沉船舱体用于布置于水下，沉船舱体中部固定有隔板，以在上下向形成机舱室和住舱室，机舱室侧壁和住舱室侧壁分别设有进入窗，机舱室和住舱室内放置有待营救物和障碍物，用于模拟沉船翻扣场景；洞穴模型设于沉船舱体内，用于模拟洞穴场景；切割作业模拟训练装置具有待切割的切割板，用于模拟切割作业场景；适用于水下狭窄空间工作环境，不仅可以训练潜水员的工作流程与能力，同时也能使各类探测仪器下水进行检测训练，达到“人机合一”的训练效果。

Description

水下狭窄空间模拟训练***和方法

技术领域

本发明涉及水下救援技术领域，尤其涉及一种水下狭窄空间模拟训练***和方法。

背景技术

以长江为代表的水道资源，在促进内地物流、造船、旅游、环保等行业发展中占据着越来越重要的地位。开展一系列的航道整治工程和水工建筑物施工建设，是提升航运潜力的主要手段，而合理有效地检测和监测航道治理工程和水工建筑物施工质量，是建设安全、高效、绿色、现代化的水运航道的基础。

传统水下空间作业方式，主要以抵达现场后预估现场形势并结合相关过往经验，粗略安排作业方案为主。这种作业方式有以下三个弊端：

一、多数水下场景都是在开阔环境下进行作业，而对于狭窄的水下空间场景的训练相对较少。

二、传统的水下作业面对不同的场景和领域缺乏整体训练性和作业经验，往往存在作业效率低下的情况，由此导致探测探摸任务时数据偏差，作业结果不理想。

三、面对未知的特殊场景，水上人员应对无预案，水下人员操作不熟练。由此带来，进度缓慢，救援任务时耽误时机，导致水下救援人员和被救援人员面临极大安全隐患的问题。

因此当前亟需寻求一种可用于高效应对水下各类狭窄空间作业的方案措施来寻求解决措施。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种水下狭窄空间模拟训练***和方法。

本发明的实施例提供一种水下狭窄空间模拟训练***，包括：

管道模拟训练装置，包括管道本体，所述管道本体用于布置于水下，所述管道本体内设有障碍物，用于模拟市政管道场景；

沉船模拟训练装置，包括沉船舱体和洞穴模型，所述沉船舱体用于布置于水下，所述沉船舱体中部固定有隔板，以在上下向形成机舱室和住舱室，所述机舱室侧壁和住舱室侧壁分别设有进入窗，所述机舱室和所述住舱室内放置有待营救物和障碍物，用于模拟沉船翻扣场景；所述洞穴模型设于所述沉船舱体内，用于模拟洞穴场景；

切割作业模拟训练装置，用于布置于水下，具有待切割的切割板，用于模拟切割作业场景。

进一步地，所述住舱室内设有L形隔板，以形成生活区域、洞穴区域和过道区域，所述L形隔板与所述住舱室侧壁围成所述生活区域，所述过道区域位于所述生活区域和所述洞穴区域一侧，所述L形隔板贯穿设有通道，以连通所述生活区域和所述过道区域，所述进入窗设于所述过道区域侧壁，所述洞穴区域内设有所述洞穴模型，所述待营救物和障碍物设于所述生活区域内。

进一步地，所述洞穴模型包括溶洞模型，所述沉船舱体内设有溶洞腔室，所述溶洞腔室内壁敷设有挤塑板，所述挤塑板上粘接有不规则形状的泡沫假石，以形成所述溶洞模型，用于模拟溶洞场景。

进一步地，所述洞穴模型包括矿洞模型，所述沉船舱体内设有矿洞腔室，所述矿洞腔室侧壁和顶壁敷设有挤塑板，所述矿洞腔室侧壁的挤塑板上铺满文化石形成仿石层，所述矿洞腔室顶部粘贴泡沫砖，所述矿洞腔室底壁铺设有鹅卵石层，以形成所述矿洞模型，用于模拟矿洞场景。

进一步地，所述切割作业模拟训练装置还包括安装架，所述安装架用于布置于水下，所述安装架具有安装板，所述安装板贯穿设有穿孔；所述切割板与所述穿孔相对，可拆卸安装于所述安装板上。

进一步地，所述安装架还包括支撑板，所述安装板呈倒U形设置，两端与所述支撑板固定连接，所述支撑板用于固定于水下。

进一步地，所述安装板包括多个直板和多个弧形板，多个所述直板和多个所述弧形板交错排列且首尾相连，以使所述安装板呈倒U形；和/或，

所述安装架还包括连接柱，所述连接柱上下两端分别与所述安装板和所述支撑板固定接。

进一步地，所述管道模拟训练装置还包括多个支撑架，多个所述支撑架在所述管道本体延伸方向上间隔设置，且固定于水下，所述管道本体固定于多个所述支撑架上。

进一步地，所述管道本体由多个相同直径且同轴设置的管道焊接而成，相邻所述管道的连接处表面披覆有加紧防护层。

本发明的实施例还提供一种水下狭窄空间模拟训练方法，基于如上所述的水下狭窄空间模拟训练***，包括以下步骤：

潜水员搜救沉船模拟训练装置内的待营救物进行水下静态物体搜救训练；

潜水员携带水下定位仪器对水下障碍物精确定位，进行水下障碍物检测训练；

潜水员与水下机器人联合作业进行水下动态目标搜救训练；

潜水员携带切割工具下水，切割切割板进行切割场景训练。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供的水下狭窄空间模拟训练***和方法适用于水下狭窄空间工作环境，不仅可以训练潜水员的工作流程与能力，同时也能使各类探测仪器下水进行检测训练，达到“人机合一”的训练效果。

该***以模拟出不同水下复杂场景的方式，可以让整个作业组提前设计应对不同场景下的训练手册，通过训练手册及流程，可以让没有丰富相关经验的作业人员，在有安全保障下进行反复水下训练，提高人员熟练程度。在面对实际现场的救援，探摸工作时，达到心中有预案，仅根据实际工作进行小幅调整，提高救援探测等工作效率，同时也能大力确保作业人员的安全保障。

附图说明

图1是本发明提供的水下狭窄空间模拟训练***一实施例的结构示意图；

图2是图1中管道模拟训练装置的剖面图；

图3是图1中管道本体中管道墩台和障碍物的结构示意图；

图4是图1中沉船模拟训练装置的结构示意图；

图5是图1中沉船舱体的结构示意图；

图6是图4中住舱室的结构示意图；

图7是图6中A-A’的剖视图；

图8是图4中机舱室的结构示意图；

图9是图8中B-B’的剖视图；

图10是图1中切割作业模拟训练装置的结构示意图。

图中：管道模拟训练装置100、沉船模拟训练装置200、切割作业模拟训练装置300、水池400、下水扶梯401、容纳沟槽402、管道本体1、支撑架2、楔形件2a、管道墩台3、障碍物4、沉船舱体5、支腿5a、隔板6、进入窗7-8、L形隔板9、生活区域9a、洞穴区域9b、过道区域9c、通道 9d、钢结构框架10、立柱10a、横梁10b、纵梁10c、斜撑10d、弧形船底板11、吊耳5b、溶洞模型12、挤塑板12a、泡沫假石12b、PVC板12c、矿洞模型13、鹅卵石层13a、仿石层13b、泡沫砖13c、斜梯14、切割板15、安装板16、直板16a、弧形板16b、支撑板17、连接柱18。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参见图1，本发明的实施例提供一种水下狭窄空间模拟训练***，包括管道模拟训练装置100、沉船模拟训练装置200和切割作业模拟训练装置 300。

请参见图2和图3，管道模拟训练装置100包括管道本体1，所述管道本体1用于布置于水下，具体地，布置于水池400底部，所述管道本体1 内设有障碍物4，用于模拟市政管道场景。管道本体1可以通过配重块或加重管道本体1自身的重量的方式，使管道本体1固定于水下，或利用固定件将管道本体1固定于水下。所述管道本体1为螺旋波纹管，所述螺旋波纹管的材质为聚乙烯。

本实施例中，管道模拟训练装置100还包括多个支撑架2，多个所述支撑架2在所述管道本体1延伸方向上间隔设置，且固定于水下，具体地，固定于水池400底部，所述管道本体1固定于多个所述支撑架2上，可加强管道本体1固定的稳定性，防止管道本体1滚动影响潜水员训练。

具体地，所述支撑架2包括两个楔形件2a，所述管道本体1位于两个所述楔形件2a之间，两个所述楔形件2a的斜面用于支撑所述管道本体1 底部，楔形件2a加工简单，安装方便。在其他实施例中，支撑架2可以呈凹形设置以具有与管道本体1相适配的弧形槽，管道本体1安装于支撑架2 的弧形槽内。

为了便于潜水员训练，管道本体1应具有可达到训练目的长度，所述管道本体1的长度为20-25m，本实施例中，所述管道本体1的长度为22m。管道本体1的长度较长，不便于加工，所述管道本体1由多个相同直径且同轴设置的管道焊接而成，单根管道长度为6-12m，可在无水环境下将多个管道焊接后，再向水池400内加水，便于管道本体1的运输和加工。

为增强管道之间的连接强度，相邻所述管道的连接处表面披覆有加紧防护层，所述加紧防护层可以为加紧箍，加紧箍将相邻管道的连接处抱紧，本实施例中，所述加紧防护层为热收缩套，热收缩套在加热安装时，基材在径向收缩的同时，内部复合胶层熔化，紧紧地包覆在相邻管道的连接处，与基材一起在管道外形成了一个牢固的防腐体，具有优异的耐磨损、耐腐蚀、抗冲击及良好的抗紫外线和光老化性能。

所述管道本体1底壁在其延伸方向上间隔设有多个管道墩台3，相邻所述管道墩台3之间填充所述障碍物4，所述障碍物4包括砖瓦、砂石、碎石、树枝等，模拟实际市政管道。

所述管道墩台3顶面呈水平设置，所述管道墩台3顶面与所述管道本体1底壁之间的最大间距为500mm以内，管道本体1内空间的垂直距离最大需为1300mm以上，为潜水员预留出充足的空间。

具体地，多个管道同轴焊接形成管道本体1，将管道本体1通过楔形件 2a固定于水池400底部，在管道本体1堆砌管道墩台3，铺设砖瓦、砂石、碎石、树枝等障碍物4，模拟实际市政管道，场景模拟完毕后，向水池400 内灌满水，即可安排潜水员进行管道场景模拟训练作业。

请参见图4至图9，沉船模拟训练装置200包括沉船舱体5和洞穴模型，所述沉船舱体5用于布置于水下，具体地，布置于水池400内，水池400 周边设有下水扶梯401，便于潜水员下水进行模拟训练。水池400内设有容纳沟槽402，沉船舱体5布置于容纳沟槽402内。沉船舱体5底部设有支腿 5a进行支撑，所述沉船舱体5中部固定有隔板6，以在上下向形成机舱室和住舱室，所述机舱室侧壁和住舱室侧壁分别设有进入窗8和进入窗7，所述机舱室和所述住舱室内放置有待营救物和障碍物，用于模拟沉船翻扣场景，本实施例中，待营救物为待营救假人，也可以为其他物体，障碍物为桌、凳、床、柜等家具；洞穴模型设于所述沉船舱体5内，用于模拟洞穴场景，所述洞穴模型可设于所述住舱室和机舱室内。

请参见图5，所述住舱室内设有L形隔板9，以形成生活区域9a、洞穴区域9b和过道区域9c，所述L形隔板9与所述住舱室侧壁围成所述生活区域9a，所述过道区域9c位于所述生活区域9a和所述洞穴区域9b一侧，所述L形隔板9贯穿设有通道9d，以连通所述生活区域9a和所述过道区域 9c，所述进入窗7设于所述过道区域9c侧壁，所述洞穴区域9b内设有所述洞穴模型，所述待营救物和障碍物设于所述生活区域9a内。

沉船翻扣后，住舱室位于船体底部，生活区域9a和过道区域9c设于沉船舱体5的下层住舱室内，可以更好的模拟沉船翻扣情景。沉船舱体5包括钢结构框架10，钢结构框架10采用槽钢做立柱10a，角钢、T型材分别做横梁10b和纵梁10c进行焊接成型，在钢结构框架10上焊接斜撑10d加强钢结构框架10的强度和稳定性。钢结构框架10在水池400旁或水池400中(无水情况下)进行焊接成型，焊缝不得有裂纹、焊瘤等缺陷，不得有表面气孔、夹渣、擦伤等表面质量问题。再在钢结构框架10四周安装PVC板 12c，顶部和底部分别安装碳钢顶板和碳钢底板。

所述沉船舱体5顶部固定有弧形船底板11，对外观进行美化，同时能直接反映出模拟的是船体翻扣场景。所述沉船舱体5顶部设有吊耳5b，便于将沉船模拟训练装置200从水下吊出。

所述洞穴模型包括溶洞模型12和矿洞模型13，溶洞模型12和矿洞模型13均可设于机舱室或住舱室内。

具体地，请参见图6和图7，所述溶洞腔室内壁敷设有挤塑板12a，所述挤塑板12a上通过结构胶粘接有不规则形状的泡沫假石12b，以形成所述溶洞模型12，用于模拟溶洞场景。溶洞腔室凸起高介于100～150mm，过渡处呈平滑过渡。溶洞腔室内水平方向空间剩余量可达1.4m，垂直方向空间剩余量可达1.9m。

挤塑板12a是经有特殊工艺连续挤出发泡成型的材料，其表面形成的硬膜均匀平整，内部完全闭孔发泡连续均匀，呈蜂窝状结构，具有高抗压，轻质，不吸水，不透气耐磨，不降解的特性。

施工拟用填充法，其工艺步骤如下：用5mm厚挤塑板12a填平有扶墙材的板面，且用与板面结构胶粘接。依次累计、达到厚度后，制作入口圆角，再用小刀切去多余部分，形成大概轮廓。后对场景进行修补、局部细节填充或轻微削落，最后表面用水泥砂浆，涂料或硅胶敷涂。本实施例中，溶洞模型12设于下层住舱室内的洞穴区域9b内。其他实施例中，矿洞模型13也可以设于洞穴区域9b内。

请参见图8和图9，所述矿洞腔室侧壁和顶壁敷设有挤塑板12a，所述矿洞腔室侧壁的挤塑板12a上铺满文化石形成仿石层13b，所述矿洞腔室顶壁的挤塑板12a上粘贴3D立体泡沫砖13c，所述矿洞腔室底壁铺设有鹅卵石层13a，以形成所述矿洞模型13，用于模拟矿洞场景。所述鹅卵石层13a 的厚度为80-120mm，本实施例中，鹅卵石层13a的厚度为100mm，矿洞模型13布置于上层机舱室内，上层机舱和矿洞腔室净空高为2.3m，下层住舱及溶洞腔室净空高为2.1m。

整个矿洞场景以壁板仿石层13b、泡沫砖13c的建造和底面鹅卵石的铺设为主体，辅以待营救假人、储存用杂物木箱来完善。壁板上建造的仿石层13b最大厚度不超过200mm，且最凸处与最凹处高度差不超过50mm，仿石层13b的波峰处呈平滑处理，无尖锐处，做到触碰无划伤。

进一步地，沉船舱体5内还设有斜梯14，斜梯14为铝合金材质，隔板 6贯穿设有穿孔，斜梯14倒置固定于所述穿孔处，且位于所述机舱室内，以连接所述住舱室和所述机舱室。

请参见图1和图10，切割作业模拟训练装置300用于布置于水下，具体地，布置于水池400容纳沟槽402内，位于沉船舱体5一侧，具有待切割的切割板15和安装架，安装架具有安装板16，所述安装板16贯穿设有穿孔；切割板15与所述穿孔相对，可拆卸安装于所述安装板16上，用于模拟切割作业场景。

安装架用于模拟船体中的一段，潜水员对切割板15进行切割训练后，可将切割后的切割板15拆卸，换上新的切割板15以供下一位潜水员训练。

本实施例中，所述安装板16间隔设有多个穿孔，所述切割板15设有多个，与所述穿孔一一对应设置，可减少切割板15的更换频率，提高潜水员切割作业模拟训练效率。

进一步地，所述安装架还包括支撑板17，所述安装板16呈倒U形设置，两端与所述支撑板17固定连接，所述支撑板17用于固定于水下，支撑板17与水池400底壁通过面接触进行连接，便于安装架的安装，同时增强安装架安装的牢固性。

所述安装架还包括连接柱18，所述连接柱18上下两端分别与所述安装板16和所述支撑板17固定连接，通过设置连接柱18可增强安装板16和支撑板17的连接强度，提高安装板16的稳定性，避免安装板16在切割过程中摇晃，连接柱18可间隔设有多个。

所述安装板16包括多个直板16a和多个弧形板16b，弧形板16b通过将直板16a折弯形成，多个所述直板16a和多个所述弧形板16b交错排列且首尾相连，以使所述安装板16呈倒U形。本实施例中，直板16a与弧形板 16b焊接，便于安装板16的加工制作，同时直板16a为切割板15提供安装面，所述穿孔设于所述直板16a上，所述切割板15安装于所述直板16a上。所述切割板15与所述直板16a通过螺柱连接，也可以通过夹具夹紧。

所述切割板15为倒圆角钢板，避免在安装切割板15时对操作人员造成割伤，保证操作人员安全。所述切割板15的厚度为5-10mm，本实施例中，切割板15的厚度为8mm，保证切割板15强度达到切割作业训练目的。

切割训练需在敞开空间切割保证潜水员安全性，密闭空间危险系数较高，在沉船模拟训练装置200一侧开阔处设置切割作业模拟训练装置300。潜水员可通过水池400内的下水扶梯401下水直接到切割板15处进行切割作业训练，下水扶梯401做镀热锌处理。

本发明实施例还提供一种水下狭窄空间模拟训练方法，基于如上所述的水下狭窄空间模拟训练***，包括以下步骤：

潜水员搜救沉船模拟训练装置内的待营救物进行水下静态物体搜救训练；

潜水员携带水下定位仪器对水下障碍物精确定位，进行水下障碍物检测训练；

潜水员与水下机器人联合作业进行水下动态目标搜救训练；

潜水员携带切割工具下水，切割切割板进行切割场景训练。

本发明提供的技术方案中，以管道本体1为基础，固定在水下相应处，模拟市政管道场景，达成探测和训练的目的；以船舱翻扣为原型，做钢结构船舱，将沉船舱体5分为上下两层，上层机舱和下层住舱，模拟沉船翻扣场景，达到探测和营救训练的目的；溶洞模型12布置在沉船舱体5内，达成探测和物品放置拿回训练的目的；矿洞模型13布置在沉船舱体5内，达成探测训练和搜救的目的；切割作业模拟训练装置300布置水下相应区域，达成水下切割作业训练的目的。

本发明提供的水下狭窄空间模拟训练***和方法适用于水下狭窄空间工作环境，不仅可以训练潜水员的工作流程与能力，同时也能使各类探测仪器下水进行检测训练，达到“人机合一”的训练效果。

该***以模拟出不同水下复杂场景的方式，可以让整个作业组提前设计应对不同场景下的训练手册，通过训练手册及流程，可以让没有丰富相关经验的作业人员，在有安全保障下进行反复水下训练，提高人员熟练程度。在面对实际现场的救援，探摸工作时，达到心中有预案，仅根据实际工作进行小幅调整，提高救援探测等工作效率，同时也能大力确保作业人员的安全保障。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水下狭窄空间模拟训练***，其特征在于，包括：

管道模拟训练装置，包括管道本体，所述管道本体用于布置于水下，所述管道本体内设有障碍物，用于模拟市政管道场景；

沉船模拟训练装置，包括沉船舱体和洞穴模型，所述沉船舱体用于布置于水下，所述沉船舱体中部固定有隔板，以在上下向形成机舱室和住舱室，所述机舱室侧壁和住舱室侧壁分别设有进入窗，所述机舱室和所述住舱室内放置有待营救物和障碍物，用于模拟沉船翻扣场景；所述洞穴模型设于所述沉船舱体内，用于模拟洞穴场景；所述住舱室内设有L形隔板，以形成生活区域、洞穴区域和过道区域，所述L形隔板与所述住舱室侧壁围成所述生活区域，所述过道区域位于所述生活区域和所述洞穴区域一侧，所述L形隔板贯穿设有通道，以连通所述生活区域和所述过道区域，所述进入窗设于所述过道区域侧壁，所述洞穴区域内设有所述洞穴模型，所述待营救物和障碍物设于所述生活区域内；所述洞穴模型包括溶洞模型，所述沉船舱体内设有溶洞腔室，所述溶洞腔室内壁敷设有挤塑板，所述挤塑板上粘接有不规则形状的泡沫假石，以形成所述溶洞模型，用于模拟溶洞场景；所述洞穴模型包括矿洞模型，所述沉船舱体内设有矿洞腔室，所述矿洞腔室侧壁和顶壁敷设有挤塑板，所述矿洞腔室侧壁的挤塑板上铺满文化石形成仿石层，所述矿洞腔室顶部粘贴泡沫砖，所述矿洞腔室底壁铺设有鹅卵石层，以形成所述矿洞模型，用于模拟矿洞场景；

切割作业模拟训练装置，用于布置于水下，具有待切割的切割板，用于模拟切割作业场景。

2.如权利要求1所述的水下狭窄空间模拟训练***，其特征在于，所述切割作业模拟训练装置还包括安装架，所述安装架用于布置于水下，所述安装架具有安装板，所述安装板贯穿设有穿孔；所述切割板与所述穿孔相对，可拆卸安装于所述安装板上。

3.如权利要求2所述的水下狭窄空间模拟训练***，其特征在于，所述安装架还包括支撑板，所述安装板呈倒U形设置，两端与所述支撑板固定连接，所述支撑板用于固定于水下。

4.如权利要求3所述的水下狭窄空间模拟训练***，其特征在于，所述安装板包括多个直板和多个弧形板，多个所述直板和多个所述弧形板交错排列且首尾相连，以使所述安装板呈倒U形；和/或，

所述安装架还包括连接柱，所述连接柱上下两端分别与所述安装板和所述支撑板固定接。

5.如权利要求1所述的水下狭窄空间模拟训练***，其特征在于，所述管道模拟训练装置还包括多个支撑架，多个所述支撑架在所述管道本体延伸方向上间隔设置，且固定于水下，所述管道本体固定于多个所述支撑架上。

6.如权利要求1所述的水下狭窄空间模拟训练***，其特征在于，所述管道本体由多个相同直径且同轴设置的管道焊接而成，相邻所述管道的连接处表面披覆有加紧防护层。

7.一种水下狭窄空间模拟训练方法，其特征在于，基于如权利要求1至6任一项所述的水下狭窄空间模拟训练***，包括以下步骤：

潜水员搜救沉船模拟训练装置内的待营救物进行水下静态物体搜救训练；

潜水员携带水下定位仪器对水下障碍物精确定位，进行水下障碍物检测训练；

潜水员与水下机器人联合作业进行水下动态目标搜救训练；潜水员携带切割工具下水，切割切割板进行切割场景训练。